DE4320348A1

DE4320348A1 - Zigaretten-Filter

Info

Publication number: DE4320348A1
Application number: DE4320348A
Authority: DE
Inventors: Felix D Rosario
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1994-12-22
Also published as: WO1991014381A1; BR9302072A; AU7654791A; JPH06343448A; US5161549A

Description

1. Umfang der Erfindung

Dies ist ein Antrag auf Teilweiterbehandlung der Anmelde-Nr. 4 94 297, eingereicht am 20. März 1992, der hiermit fallengelassen wird. Diese Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Filter für den Tabakrauch. Im einzelnen bezieht sich diese Erfindung auf ein Filter für den Tabakrauch, welches den größten Anteil Teer und Nikotin zurückhält, ebenso wie einige der schädlichen Gase im Tabakrauch.

2. Bisheriger Stand der Technik

Obwohl der Gebrauch von Filtern für den Tabakrauch und speziell für Zigaretten weit verbreitet ist, beseitigen die momentan erhältlichen Filter nicht in ausreichendem Maße die Schadstoffe, d. h. Teer, Nikotin, Kohlenmonoxyd, Stickoxydule und ähnliche Stoffe, typisch für die Entstehung von Krebs, Herzkrankheiten oder Lungenkrankheiten. Man hat mehrere Filter für den Tabakrauch, ebenso wie Tabak-Ersatzstoffe für den Versuch entwickelt, die gesundheitlichen Gefahren durch Tabakrauch zu verringern und gleichzeitig dem Raucher den Spaß am Tabakrauchen zu ermöglichen. Jedoch haben weder die gängigen Filter noch die Tabak-Ersatzstoffe ihre Wirksamkeit bei der ausreichenden Beseitigung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen beweisen können und um die gesundheitlichen Gefahren des Tabakrauchs zu verringern.

Das US-Patent Nr. 3,368,566 offenbart ein Verfahren für die Filterung schädlicher Gase aus Zigarettenrauch, das aus sieben Filtern besteht. Das fünfte Filter enthält Säurebestandteile, d. h. Natriumbisulfat und bzw. oder Natriumbiphosphat, Zitronensäure und Natriumweinsäure zur Entfernung von Nikotin in Dampfform und von anderen organischen Aminen. Jedoch wird in der Offenbarung keine Angabe über die Mengen der eingesetzten Säurebestandteile oder die Menge des dem Tabakrauch entzogenen Nikotins oder anderer Amine gemacht.

Das US-Patent Nr. 3,112,755 offenbart ein Verfahren zur Neutralisierung der ungünstigen Wirkungsweisen von Zigarettenrauch auf die Zilien der Atemwege durch Besprühen des Tabaks mit einer Lösung von 10% Zitronensäure. Die Wirkungsweise der Zitronensäure wird nicht erklärt, und die Offenbarung enthält Angaben darüber, daß die Zitronensäure nicht zur Anwendung kommt, um die Schadstoffe des Tabaks zu beseitigen oder mit ihnen zu reagieren.

Im US-Patent Nr. 4,195,645 wird ein Tabak-Ersatzstoff zum Rauchen, der einen tabakalkaloides Stoff enthält und ein Verfahren zum Rückhalten des Nikotin im Tabak-Ersatzstoff offenbart. Eine Anzahl brennbarer Mikrokapseln, enthalten ein tabakalkaloides Material und eine Säure mit einem pK-Wert von 5 oder weniger, d. h. Zitronensäure, D-Weinsäure oder ähnliche Stoffe wird vom Tabak-Ersatzstoff aufgenommen.

Das US-Patent 4,896,683 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Nikotinmenge, die durch ein Zigarettenfilter gelangt, wobei wenigstens ein wasserlösliches Metallsalz einer schwachen Säure und ein wasserlösliches Salz einer starken Säure zur Anwendung kommen. Das Salz der schwachen Säure dient zum Erreichen eines alkalischen pH-Wertes und erhöht die Nikotinmenge, die durch das Filter gelangt. Das Salz der starken Säure jedoch, d. h. Salzsäure oder Bromsäure, das dem Filter zugeführt wird, verringert die Nikotinmenge, die durch das Filter gelangt.

Das US-Patent 4,729,390 offenbart ein Zigarettenfilter, das aus den Diazetylweinsäureestern der Monoglyzerinester zusammengesetzt ist, um dem Zigarettenrauch den Teer und das Nikotin zu entziehen. Das Filter wird vorzugsweise aus Zelluloseacetat hergestellt, dem Diazetylweinsäureester hinzugefügt wird, das dem Rauch zwischen ca. 41% und 50% des Nikotins entzieht.

Das US-Patent 3,079,929 offenbart ein Verfahren zur Herstellung hydrophiler Zigarettenfilter, um die Absorbtionsfähigkeit für flüssigen Teer und Nikotin im Zigarettenrauch zu verbessern. Das Filter besteht aus Baumwolle, Zellulosefasern und Viskose, d. h. aus einem regenerierten Zellulosematerial. Aus der Offenbarung gehen keine Angaben oder Vorschläge darüber hervor, wieviel Teer oder Nikotin das Filter dem Tabakrauch entziehen könnte.

Das US-Patent 2,806,474 offenbart ein Verfahren für die Herstellung eines verbesserten "aktiven" Zelluloseacetats. Zelluloseazetat wird nachgesagt, es sei "aktiv", weil die Oberfläche sehr empfänglich für die Rückhaltung und Kondensation von Dämpfen und besonders Rauch ist, wenn er über die Oberfläche gelangt. Die Verbesserung der Erfindung liegt in der Verwendung eines wasserlöslichen Klebstoffs, d. h. Stärke oder Methylzellulose, für Zelluloseazetat-Flocken. Die Zelluloseazetat-Flocken werden stranggepreßt, wobei die einzelnen Flocken durch den Klebstoff zusammengehalten werden. Die Stränge werden zu Zylindern in gewünschter Länge zugeschnitten. Aus der Offenbarung gehen keine Angaben oder Vorschläge über die Wirksamkeit des Filters bei der Beseitigung von Teer und Nikotin in Tabakrauch hervor.

Das US-Patent 2,228,383 offenbart ein hydrophobes Zigarettenfilter, das aus Zelluloseester mit fast völlig veresterten Hydroxylgruppen besteht, wie z. B. Zellusetriazetat.

Das hydrophile Zelluloseazetat absorbiert weniger Feuchtigkeit als nichtverestertes Zelluloseazetat, aber dem veresterten Zelluloseazetat gelingt es, große Mengen Teer und Nikotin zu absorbieren. Jedoch ist die vom Zelluloseester-Filter absorbierte Teer- und Nikotin-Menge geringer als die Gesamtmenge an Teer und Nikotin, die in das Filter gelangt.

Deswegen beseht weiterhin Bedarf für ein Tabakrauch-Filter, das den überwiegenden Teer- und Nikotin-Anteil und ebenso andere Schadstoffe des Tabakrauchs absorbiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist nun entdeckt worden, daß ein Filter für Tabakrauch, das aus gleichen Anteilen zweier organischer Säuren oder Salze aus organischen Säuren oder einer organischen Säure und einem Salze aus einer organischen Säure in Kombination mit einem fasrigen Fadenmaterial besteht, große Mengen der in Tabakrauch gefundenen Schadstoffe aufnehmen kann. Besonders diese neuartige Zusammensetzung nimmt die Mehrzahl der Teer- und Nikotin-Anteile im Tabakrauch auf. Die organischen Säuren oder die Salze aus organischen Säuren lösen sich in einem wäßrigen Medium auf und bilden eine gleichmäßige Lösung. Die wäßrige Lösung kann dann auf das Fasermaterial gesprüht werden oder das Fasermaterial kann in die wäßrige Lösung getaucht werden. Wenn Tabakrauch in das Filter gelangt, werden große Mengen der Teer- und Nikotin-Anteile oder anderer Schadstoffe durch das Filter absorbiert und gelangen nicht zum Raucher und somit wird die Gefährdung durch Tabakrauchen bedeutend verringert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt das verwendete Fasermaterial im offenen Kocher, in dem der Weichmacher vom Filter abgewaschen wird.

Fig. 2 ist das Diagramm einer Teilansicht einer Zigarette, die in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wurde.

Fig. 3 ist das Diagramm einer Teilansicht einer Zigarette, in ähnlicher Art, wie die Zigarette in Fig. 2, aber zusätzlich mit einem Filter ausgestattet.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kommt eine wäßrige Lösung, die aus gleichen Anteilen zweier organischer Säuren besteht, in ausreichender Menge in einem Filterelement zum Einsatz, das den überwiegenden Teer- und Nikotin-Anteil und ebenso unterschiedlich große Mengen anderer Schadstoffe aus dem Tabakrauch aufnimmt, d. h. Kohlenmonoxyd, Stickoxydule, Blausäure, Schwefeldioxyd und ähnliche Stoffe. Zwei organische Säuren mit gleichem Gewichtsanteil werden in destilliertem Wasser oder demineralisiertem Wasser oder einem ähnlichen Stoff gelöst. Die wäßrige Mischung wird so lange gerührt, bis sich eine gleichmäßige Lösung aus organischen Säuren gebildet hat. Liegen die Säuren in fester Form vor, wird die wäßrige Lösung so lange gerührt, bis sich alle festen Anteile gelöst haben. Wenn es einen Unterschied in der Löslichkeit der für die praktische Nutzung dieser Erfindung verwendeten organischen Säuren gibt, kann die notwendige Dauer, um durch Rühren eine gleichmäßige Lösung zu bilden, unterschiedlich lang sein. Die Temperatur, unter der die organischen Säuren gemischt werden, ist unkritisch und wenn sich eine oder beide verwendeten Säuren nicht leicht lösen lassen, kann die wäßrige Mischung erwärmt werden, um den Lösungsprozeß zu beschleunigen. Die Konzentration der beiden Säuren in der Lösung liegt im Bereich von ca. 5 bis 100% Gewicht/Volumen. Der bevorzugte Bereich ändert sich abhängig von den beiden verwendeten Säuren.

Die für die praktische Nutzung dieser Erfindung verwendeten organischen Säuren haben wenigstens einen pK-Wert von ca. 5 oder weniger. Zu diesen organischen Säuren gehören Zitronensäure, Weinsäure, Fumarsäure, D(-)-Glukonsäure-delta-Lakton, Sorbinsäure, Erysorbinsäure, 2-Äthyl-Pyromekonsäure, 3-Hydroxyl-2-Methyl-gamma-Pyron, Propionsäure und Ascorbinsäure und ähnliche Stoffe. Für die praktische Nutzung dieser Erfindung können auch die Salze aus organischen Säuren verwendet werden. Es können auch gleiche Mengen von zwei Salzen aus organischen Säuren oder eine organische Säure gemeinsam mit dem Salz aus einer organischen Säure in gleichen Mengen verwendet werden. Vorzugsweise werden Natrium-Kalium- oder Kalzium-Salze einer organischen Säure verwendet, d. h. Natriumzitrat, Natriumglukonat, Kaliumzitrat, Kaliumglukonat, Kalziumzitrat oder ähnliche Stoffe. Zusätzlich zu den organischen Säuren und den Salzen aus organischen Säuren können einige mehrwertige Alkohole, d. h. Sorbit, Maltol und ähnliche Stoffe in gleichen Mengen gemischt werden oder mit einer organischen Säure oder dem Salz aus einer organischen Säure in einem wäßrigen Medium gemischt werden, um im Filtermaterial Anwendung zu finden.

Jede Kombination irgendeiner von zwei vorhergehenden organischen Säuren, Salzen aus organischen Säuren oder mehrwertigen Alkoholen können in einem Filterelement Anwendung für die praktische Nutzung dieser Erfindung finden. Jedoch ist den Kombinationen von Zitronensäure mit Fumarsäure, Zitronensäure mit Kaliumsorbitrat oder Weinstein mit Kaliumsorbitrat der Vorzug zu geben, wobei die Mengen jeder Säure oder jeden Salzes aus einer Säure in der wäßrigen Lösung im Bereich von 1 Teil gelöster Stoff zu 20 Teile Lösungsmittel bis 1 Teil gelöster Stoff zu 5 Teilen Lösungsmittel liegt, wobei jedoch der bevorzugte Bereich von 1 Teil gelöster Stoff zu 10 Teilen Lösungsmittel bis 1 Teil gelöster Stoff zu 5 Teilen Lösungsmittel liegt. Den größten Vorzug hat die Kombination aus Zitronensäure mit Weinsäure, deren beider Konzentrationen im Bereich von ca. 1 Teil gelöster Stoff zu 20 Teilen Lösungsmittel bis ca. 1 Teil gelöster Stoff zu 10 Teilen Lösungsmittel liegt. Das mit der wäßrigen Lösung zu behandelnde Material kann besprüht werden, es kann in die Lösung eingetaucht werden oder es kann mittels irgendeiner geeigneter Vorrichtung mit der Lösung überzogen werden.

Das für die praktische Nutzung dieser Erfindung verwendete Filter ist von seinen besonderen Merkmalen her aus einem Fasermaterial zusammengesetzt, welches aus Zelluloseazetat, regenerierter Zellulose, d. h. Viskose und ähnlichen Stoffen, Papier, Baumwolle, Nylon, Rayon, Gaze, Polyolefinen, d. h. Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyäthylen, Polysterol und ähnlichen Stoffen oder Kombination der vorhergehenden Materialien besteht. Tatsächlich kann zur praktischen Nutzung dieser Erfindung jedes Material verwendet werden, das geeignet ist daraus Filterelemente für Tabakrauch herzustellen. Das bevorzugte Material jedoch ist Zelluloseazetat in Strangform. Wenn das Fasermaterial mit einem Weichmacher beschichtet ist, ist es besser die Schicht vom Fasermaterial zu entfernen oder es zu entfetten, d. h. Öle, Fette, Wachse, oder andere Überzüge vom Fasermaterial zu entfernen. Die Entfernung von Weichmachern und Fetten macht das Fasermaterial hydrophil, so daß es mehr Feuchtigkeit aus dem Tabakrauch aufnimmt, als es bei beschichtetem Material möglich wäre.

Für die bevorzugte praktische Ausführungsform dieser Erfindung wird der Weichmacher vom Fasermaterial mit einer wäßrigen Aufbereitung entfernt, die aus 25 Teilen Ätznatron (Natriumhydroxyd) oder alternativ 29 Teilen Kaliumhydroxyd, 10 Teilen einer Mischung aus wasserfreiem Natriumcarbonat, wasserfreiem Borax oder Natronkalk, der gleichen Menge löslichem Soda (Salz von Säuren, d. h. Natriumbicarbonat, essigsaures Natrium, Kaliumazetat, Kaliumphosphate, Natriumphosphate), 2 Teilen Natriumbisulfit-Lösung mit 38° Baum´ oder Natriumbenzoat oder Natriumdisulfit und ähnlichen Stoffen, 2 Teilen Weichmacher und 2500 Teilen Wasser. Der Weichmacher besteht aus 12 Teilen geschmolzenem weißen Talg oder irgendeinem harten Fett, 12 Teilen Ätznatron in Flockenform, 0,4 Teilen einer Mischung aus gleichen Anteilen von löslichem Soda und wasserfreiem Natriumcarbonat in 30 Teilen Wasser. Die vorhergehenden Bestandteile werden zusammengemischt und erwärmt, bis sie alle gelöst sind und eine gleichmäßige Lösung bilden. Die Bestandteile müssen nicht in einer besonderen Reichenfolge kombinert werden.

Nachdem die Lösung für die Entfernung des Weichmachers zubereitet worden ist, wird sie in einen Druckkocher oder in irgendeine vergleichbare Vorrichtung zum Kochen oder Erwärmen von Flüssigkeiten gebracht. Das Fasermaterial, dessen Weichmacher entfernt werden soll, wird in den Kocher, der die Lösung für die Entfernung des Weichmachers enthält, gebracht. Das Fasermaterial sollte vollständig mit der Lösung für die Entfernung des Weichmachers bedeckt sein. Das Fasermaterial wird ca. 10 bis 15 Stunden gekocht. Je weißer das Fasermaterial ist, um so kürzer ist die erforderliche Kochzeit zum Entfernen des Weichmachers. Die Lösung für die Entfernung des Weichmachers kann mit jeder geeigneten Vorrichtung erwärmt werden, z. B. auch mit Dampf.

Fig. 1a zeigt einen offenen Kocher, welcher zum Kochen der Lösung für die Entfernung des Weichmachers verwendet werden kann. Die Lösung für die Entfernung des Weichmachers wird durch das Speiseohr (10) zugeführt und nach oben zum Deckel (11) geführt. Die Pfeile deuten den Weg der Lösung für die Entfernung des Weichmachers an, wenn diese in den offenen Kocher gelangt. Dampf gelangt durch das Rohr (12) und tritt durch die Poren der Rohrschlange (13) aus. Fig. 1b zeigt eine Draufsicht des offenen Kochers, der das Material (15) dessen Weichmacher entfernt werden soll, enthält. Nach Beendigung des Prozesses kann die Lösung für die Entfernung des Weichmachers durch den Hahn (14) abgelassen werden, wie Fig. 1a zeigt.

Nachdem das Fasermaterial gekocht worden ist, wird die Lösung für die Entfernung des Weichmachers aus dem Kocher abgelassen und das Material wird mit kochendem Wasser ca. 30 bis 60 Minuten gewaschen. Anschließend wird das heiße Wasser aus dem Kocher abgelassen und das Fasermaterial wird ca. 30 bis 60 Minuten mit kaltem Wasser gewaschen. Das Fasermaterial wird dann zu kompakten Strukturen in Übereinstimmung mit den angewendeten Verfahren auf diesem Gebiet geformt, d. h. zu Bündeln in gewünschter Länge und gewünschtem Durchmesser und findet ihre Verwendung als Filterelemente für Zigaretten, Pfeifen oder irgendeine Vorrichtung, die verwendet wird, um Tabak zu rauchen oder um die Schadstoffe des Tabakrauches zu absorbieren. Für die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das Filter für Tabakrauch eine Länge von ca. 21 bis 33 mm, einen Durchmesser von ca. 7,0 bis 8,0 mm, einen Umfang von ca. 24 bis 25 mm und eine Druckgefälle von ca. 16,0 bis 18,0 mm/sec. Jedes Filter besteht aus ca. 10 000 bis 20 000 Fasern.

Nachdem die Filterelemente die gewünschte Größe und Form erhalten haben, wird jedes Filterelement in eine geeignete Zentrifuge gebracht und ca. 15 bis 20 Minuten bei ca. 2000 bis 4000 U/min auszentrifugiert, um von den Fasern aufgenommenes Wasser zu entfernen. Wenn große Materialmengen für die Verwendung als Filterelement vom Weichmacher befreit werden, kann das Material in einer industriellen Zentrifuge ca. 15 bis 20 Minuten bei ca. 1000 bis 2000 U/min auszentrifugiert werden. Die Filter werden weiterhin 24 Stunden luftgetrocknet, um mögliche zurückgebliebene Wasserpartikel verdunsten zu lassen.

Wenn die Filter getrocknet sind, werden sie mit einer Lösung aus organischen Säuren, Salzen aus organischen Säuren oder mehrwertigen Alkoholen behandelt. Die Lösung kann auf das Filter gesprüht werden oder das Filter kann in die Lösung eingetaucht werden oder die Lösung kann mit irgendeiner geeigneten Vorrichtung auf das Filter aufgetragen werden. Die Menge der verwendeten Lösung sollte ausreichen, um das Filter vollständig mit der Lösung zu durchtränken. Soll das Filter in einer Zigarette Verwendung finden, wird das Filterelement mit einer Portion Tabak dadurch verbunden, daß Filter und Tabak mit Papier für Tabakhülsen in ausreichender Menge in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik umhüllt wird, um eine Zigarette zu formen. Die Dicke des Hülsenpapiers liegt im Bereich von ca. 0,036 bis 0,06 Mikron. Fig. 2 zeigt wie das Filter (16) und die Portion Tabak (17) vom Hülsenpapier (18) umhüllt wird, um eine Zigarette zu formen. Die Länge der Portion Tabak für die Zigarette liegt typisch im Bereich von ca. 40 bis 60 mm, aber der Länge der Zigarette ist bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung keine Grenzen gesetzt.

Wenn die Zigarette angezündet wird und der Rauch inhaliert, bewirkt dies einen Saugeffekt. Die Kombination von hoher Temperatur und Saugeffekt bewirkt, daß Teer, Nikotin und Unreinheiten, d. h. Schmutzpartikel in der Luft, zu einer Flüssigkeit verschmelzen, die die Konsistenz von Tinte hat. Der Saugeffekt zieht den flüssigen Teer, das Nikotin, die Unreinheiten und schädliche Gase durch die Portion Tabak der Zigaretten zum Filter hin, wie die Pfeile in Fig. 2 zeigen. Wenn der flüssige Teer, das Nikotin und andere schädliche Materialien Kontakt mit dem Filter bekommen, absorbieren die organischen Säuren oder die Salze aus organischen Säuren oder die mehrwertigen Alkohole zusammen mit den Fasern des Faserelements die Mehrzahl des Teers und Nikotins beim Eintritt in das Filter. Die Absorbtionsfähigkeit liegt für Nikotin bei ca. 94,5 bis 95,4% und für Teer bei ca. 90,5 bis 92,4%. Wenn das fasrige Filterelement um weitere 5 bis ca. 7 mm verlängert wird, kann das Filter ca. 97 bis 100% Nikotin und ca. 94 bis 98,7% Teer beim Eintritt in das Filter aufnehmen. Der vom Raucher inhalierte Rauch ist weitgehend frei von Teer und Nikotin und ebenso von vielen anderen Schadstoffen, die im Tabakrauch gefunden werden und dies bewirkt einen reineren Zigarettenrauch.

Die Lebensdauer des Filters und hier besonders die Lebensdauer eines aus Zelluloseazetat hergestellten Filters liegt im Bereich von ca. sechs bis sieben Monaten, bevor das Filter zu acidisch wird und einen abstoßenden Geschmack entwickelt. Jedoch kann die Lebensdauer des Filterelements um ca. 2 bis 6 Monaten verlängert werden, wenn ein zusätzliches Filterelement hinzugefügt wird, das nicht wie die behandelten Filterelemente mit organischen Säuren oder mit Salzen aus organischen Säuren behandelt wird. Fig. 3 zeigt eine Zigarette mit dem zusätzlichen Filterelement (19), das am behandelten Filterelement (16) mit einem Teil des Hülsenpapiers (18) befestigt ist, welches zur Darstellung der Verbindung der beiden Filterelemente aufgeklappt ist. Die Länge des zusätzlichen Filters liegt im Bereich von ca. 5 bis 7 mm.

Diese Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht. Jedoch ist durch diese Beispiele nicht beabsichtigt, den Anwendungsbereich dieser Erfindung einzuschränken, sondern die Anschaulichkeit zu fördern und für eine bessere Verständlichkeit der Erfindung zu sorgen.

Beispiel 1 Analyse der Rückhaltung von Teer und Nikotin von behandelten und unbehandelten Zigarettenfilter

Einhundert Gramm feinkörnige, wasserfreie Zitronensäure U.S.P. und einhundert Gramm feinkörnige Weinsäure N.F. wurden auf einer Analysewaage abgewogen (Hersteller der Säuren: Pfizer Inc.). Beide Säuren wurden in einem Becher gelöst, der 1000 ml destilliertes Wasser bei Raumtemperatur (20°C +2°C) enthielt. Die Zusammensetzung wurden so lange gerührt, bis sich die Körner gelöst hatten und eine gleichmäßige Lösung entstanden war.

Die Filter von fünfzig Zigaretten aus einer Anzahl von hundert Filterzigaretten Marke "Marlboro King filter" in einer Weichpackung wurden von der Portion Tabak der Zigaretten entfernt. Diese Filter wurden in der vorhergehend beschriebenen Lösung lange genug eingetaucht, um jedes Filter mit der Säurelösung zu durchtränken. Die Filter wurden anschließend 24 Stunden luftgetrocknet und wieder an den Tabakportionen der Zigaretten befestigt, indem Hülsenpapier in ausreichender Menge um Filter und Tabak gewickelt wurde, um beide Hälften zusammenzuhalten.

Fünfzig Zigaretten der Anzahl von einhundert Zigaretten mit den behandelten Filtern wurden auf Rückhaltung von Teer und Nikotin im "Case Consulting Laboratories, Inc. (Whippany, N.J.) untersucht. Zur Kontrolle standen die restlichen fünfzig Zigaretten Marke "Marlboro King filter" in einer Weichpackung ohne behandelte Filter bereit. Die Zigaretten wurden in einer automatischen Rauchmaschine, Fabrikat "Phipps and Bird" mit 20 Anschlüssen geraucht. Zehn Anschlüsse wurden für die Zigaretten mit unbehandelten Filtern und zehn für die Zigaretten mit behandelten Filtern festgelegt.

In Übereinstimmung mit den Normen der FTC-Verfahren wurde die Maschine auf einen Zug von 35 ml, einmal pro Minute mit zwei Sekunden Dauer eingestellt. An jedem Anschluß wurden fünf Zigaretten geraucht und die gesamten Einzelbestandteile wurden in einem Cambridge-Filter gesammelt, welches vorher gewogen worden war und daß anschließend gewogen wurde, um die im Filter gesammelten gesamten Bestandteile zu bestimmen. Es wurden beim Rauchen Bedingungen von 24°C +1°C (75°F +2°F) bei relativer Luftfeuchtigkeit von 60% +2% aufrechterhalten. Die Analyse der gesammelten Einzelbestandteile richtete sich auf Teer und Nikotin in Übereinstimmung mit den für ihre Anwendung üblichen, fachlichen Verfahrensweisen. Dies resultiert in zehn Werten für fünf von jedem Anschluß gerauchten Zigaretten. Die Ergebnisse dieses Tests offenbaren die Tabelle I und II.

Im Durchschnitt gelangte nur 0,05 mg Nikotin pro Zigarette und 1,3 mg Teer pro Zigarette durch das behandelte Zigarettenfilter zum Cambridge-Filter. Jedoch gelangte bezogen auf das unbehandelte Filter 1,18 mg Nikotin pro Zigarette und 17,1 mg Teer pro Zigarette durch das Zigarettenfilter zum Cambridge-Filter. Diese Ergebnisse offenbaren deutlich, daß das behandelte Zigarettenfilter ein bedeutend größere Menge Teer und Nikotin zurückhielt, als das unbehandelte Filter.

Beispiel 2

Tabelle III offenbart unterschiedliche Kombinationen von organischen Säuren und Salzen aus organischen Säuren zur Anwendung an weichmacherfreien Zigarettenfiltern, die aus Zelluloseazetat-Strängen bestehen, um ihre Fähigkeit der Rückhaltung von Teer und Nikotin aus dem Zigarettenrauch zu testen (Hersteller der Säuren und Salze: Pfizer Inc.). Jede Kombination wurde auf seine Fähigkeit zur Rückhaltung von Teer und Nikotin in vier unterschiedlichen Konzentrationen untersucht. Gleiche Mengen jeder organischen Säure oder jeden Salzes aus einer organischen Säure wurden in 1000 ml destillierten Wasser bei Zimmertemperatur (20°C +2°C) gelöst und gemischt, um eine gleichmäßige Lösung zu bilden. Zweihundert weichmacherfreie Filter aus Zelluloseazetat wurden mit jeder Kombination von organischer Säure oder von Salz aus einer organischen Säure behandelt, wie aus der Liste in Tabelle III hervorgeht (fünfzig Filter für jede Kombination), und auf die Rückhaltung von Teer und Nikotin untersucht. Die Länge jeden Filters betrug ca. 33 mm und der Durchmesser betrug ca. 8 mm.

Der Zelluloseazetat-Strang für die Herstellung der Filter wurde in einen offenen Kocher gebracht, der 2500 ml Lösung für die Entfernung von Weichmachern enthielt (vergl. Tabelle IV für die Zusammensetzung der Reinigungslösung), um dem Zelluloseazetat-Strang zu entfernen. Die Lösung wurde zum Kochen gebracht und das Zelluloseazetat wurde annähernd eine Stunde gekocht. Das Zelluloseazetat wurde aus dem offenen Kocher genommen und für eine Stunde in ein kochendes Wasserbad gegeben. Anschließend wurde das Zelluloseazetat aus dem kochenden Wasser entnommen und für eine Stunde in ein kaltes Wasserbad gegeben, dessen Temperatur bei 10°C gehalten wurde. Anschließend wurde das Zelluloseazetat aus dem kalten Wasserbad entnommen und in einer industriellen Filtrations-Zentrifuge bei ca. 1500 U/min auszentrifugiert, um im Zelluloseazetat das durch den Prozeß zur Entfernung von Weichmachern aufgenommene Wasser zu entfernen. Anschließend wurde das Zelluloseazetat bei Zimmertemperatur 24 Stunden getrocknet, damit restliche Wassertröpfchen in den Fasern des Filters verdunsten konnten. Das Zelluloseazetat wurde anschließend zu einzelnen Filtern geformt und mit den unterschiedlichen Lösungen aus organischen Säuren oder Salzen organischen Säuren behandelt, wie in Tabelle III offenbart wird. Die Bereitung der Lösungen und die Behandlung des Zelluloseazetats erfolgte entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren.

Jedes Filter wurde an einer Portion Tabak befestigt. Das Filter und die Portion Tabak wurden durch Umwickeln der beiden Komponenten mit Hülsenpapier mit einer Dicke von ca. 0,035 Mikron miteinander verbunden. Die Zigarette für jede Kombination und für jede Konzentration wurde in einer automatischen Rauchmaschine geraucht. Die Maschine war in Übereinstimmung mit den Normen der FTC-Verfahren für einen Zug von 35 ml, einmal pro Minute mit zwei Sekunden Dauer eingestellt. Einzelbestandteile wurden in einem Cambridge-Filter gesammelt. Sowohl das Cambridge-Filter als auch die behandelten Filter wurden einer Analyse über die in jedem Filter gesammelte Menge an Teer und Nikotin entsprechend den hierfür üblichen Verfahrensweisen unterzogen. Der von den behandelten Filtern aufgenommene durchschnittliche Prozentsatz von Teer und Nikotin für jede Konzentration der unterschiedlichen Kombinationen von organischen Säuren und Salzen aus organischen Säuren wurde bestimmt.

Die Werte für die durchschnittlichen Prozentsätze der Rückhaltung offenbart Tabelle III und veranschaulicht deutlich die Wirksamkeit der unterschiedlichen Kombinationen von organischen Säuren und Salzen aus organischen Säuren für die Rückhaltung von Teer und Nikotin in Zelluloseazetat-Filter.

Beispiel 3

Tabelle V offenbart drei Kombinationen von organischen Säuren oder einer organischen Säure mit einem Salz aus einer organischen Säure, welche an weichmacherfreien Zigarettenfiltern angewendet wurden, die aus Zelluloseazetat-Strang hergestellt waren, um ihre Fähigkeit zur Rückhaltung von Teer und Nikotin aus Tabakrauch zu untersuchen (Hersteller der Chemikalien: Pfizer Inc.).

Die Zubereitung der Lösungen und der Zelluloseazetat-Filter wurden entsprechend des Verfahrens in der Offenbarung von Beispiel 2 durchgeführt. Das Verfahren für die Analyse der Prozentsätze von Teer und Nikotin, aufgenommen in den behandelten Filtern, wurde entsprechend des Verfahrens im Beispiel 2 durchgeführt.

Die Ergebnisse offenbaren deutlich die beträchtliche Menge Teer und Nikotin, die vom Zelluloseazetat-Filter aufgenommen wurde, wenn das Filter mit einer Lösung mit dem Mischungsverhältnis 100 g/l behandelt worden war.

Beispiel 4

Tabelle VI offenbart wäßrige Lösungen, die aus zwei mehrwertigen Alkoholen und zwei Kombinationen eines mehrwertigen Alkohols mit einem Salz aus einer organischen Säure bestanden und die an weichmacherfreien Filtern angewendet wurden, die aus Zelluloseazetat-Strang bestanden, um ihre Fähigkeit zur Rückhaltung von Teer und Nikotin aus Tabakrauch zu untersuchen (Hersteller der Chemikalien: Pfizer Inc.).

Die Ergebnisse offenbaren deutlich, daß Teer und Nikotin vollständig vom Zellulose-Filter bei einer Lösung mit dem Mischungsverhältnis von 1000 g/l aufgenommen wurde.

Tabelle I

Tabelle II

Tabelle III

Tabelle IV

Tabelle V

Tabelle VI

Claims

1. Filter für Tabakrauch zur Rückhaltung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen aus Tabakrauch, wobei das Filter aus fasrigen Fäden besteht, die zu einem Bündel vereint sind, wobei gleiche Mengen von zwei organischen Säuren oder von zwei Salzen aus organischen Säuren oder von einer organischen Säure mit einem Salz aus einer organischen Säure in den fasrigen Fäden im ganzen fein verteilt sind.

2. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1 mit dem Vorkommen einer organischen Säure in einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von ca. 5 bis 20% Gewicht/Volumen.

3. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1 mit Vorkommen eines Salzes aus einer organischen Säure in wäßriger Lösung mit einer Konzentration von ca. 5 bis 20% Gewicht/Volumen.

4. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1, wobei die organische Säure aus Zironensäure, Weinsäure, Fumarsäure, Sorbinsäure, Propionsäure, Ascorbinsäure, Erysorbinsäure, D(-)-Glukonsäure-delta-Lakton, 2-Äthyl-Pyromekonsäure oder 3-hydroxyl-2-Methyl-gamma-Pyron besteht.

5. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1, wobei Salz aus einer organischen Säure aus Natriumzitrat, Natriumpropionat, Natriumglukonat, Kaliumglukonat, Kaliumsorbat, Natriumbenzoat, Kaliumzitrat, Kalziumzitrat, Mononatriumglutamat, Kupferglukonat oder Natriumerysorbat besteht.

6. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1, wobei die fasrigen Fäden aus Zelluloseazetat, regenerierter Zellulose, Papier, Baumwolle, Nylon. Rayon, Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyäthylen oder Polysterol bestehen.

7. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1, wobei die fasrigen Fäden frei von Weichmachern sind.

8. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 1, wobei das Filter aus einer zusätzlichen, unbehandelten fasrigen Komponente besteht, deren Länge im Bereich von ca. 2 bis 7 mm liegt.

9. Filter für Tabakrauch zur Rückhaltung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen aus Tabakrauch, wobei die fasrigen Fäden des Filters aus hydrophilem Zelluloseazetat bestehen und zu einem Bündel vereint sind, wobei gleiche Mengen von Zitronensäure und von Weinsäure in wäßriger Form, jede Säure in einer Konzentration von ca. 5 bis 10% Gewicht/Volumen in den Zelluloseazetat-Fasern im ganzen fein verteilt sind.

10. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 9, wobei ein zusätzliches Filterelement, das aus unbehandeltem, hydrophilem Zelluloseazetat besteht und dessen Länge im Bereich von ca. 2 bis 7 mm liegt, dem Filter hinzugefügt ist.

11. Filter für Tabakrauch zur Rückhaltung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen aus Tabakrauch, wobei das Filter aus fasrigen Fäden besteht, die in einem Bündel vereint sind, wobei gleiche Mengen von zwei mehrwertigen Alkoholen oder eines mehrwertigen Alkohols mit dem Salz aus einer organischen Säure in dem Bündel fasriger Fäden im ganzen fein verteilt sind.

12. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 11, wobei der mehrwertige Alkohol aus Sorbit oder Maltol besteht.

13. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 11, wobei Salz aus einer organischen Säure aus Mononatriumglutamat, Natriumerysorbat, Natriumzitrat, Natriumpropionat, Natriumglukonat, Kaliumglukonat, Kaliumsorbat, Natriumbenzoat, Kaliumzitrat, Kalziumzitrat oder Kupferglukonat besteht.

14. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 11, wobei die fasrigen Fäden aus einem oder aus mehr als einem der Stoffe Zelluloseazetat, regenerierte Zellulose, Papier, Baumwolle, Nylon. Rayon, Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyäthylen oder Polysterol oder aus einer Kombination dieser Stoffe bestehen.

15. Filter für Tabakrauch nach Anspruch 11, wobei die fasrigen Fäden hydrophil sind.

16. Verfahren zur Rückhaltung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen in Filtern für Tabakrauch mit den einschließenden Merkmalen:

a) Mischung in gleichen Mengen von zwei organischen Säuren oder von zwei Salzen aus organischen Säuren oder von einer organischen Säure mit einem Salz aus einer organischen Säure in einem wäßrigen Medium, um eine wäßrige Lösung zu bilden und
b) Anwendung der wäßrigen Lösung an einem Filterelement in ausreichender Menge, wobei die organische Säure oder das Salz aus einer organischen Säure Teer, Nikotin und schädliche Gase aus dem Tabakrauch zurückhält.

17. Verfahren entsprechend Anspruch 16, wobei der Weichmacher des Filterelements entfernt wird, um das Filterelement hydrophil zu machen.

18. Verfahren entsprechend Anspruch 16, wobei die organische Säure aus Zitronensäure, Weinsäure, Fumarsäure, Sorbinsäure, Propionsäure, Ascorbinsäure, Erysorbinsäure, D(-)-Glukonsäure-delta-Lakton, 2-Äthyl-Pyromekonsäure oder 3-hydroxyl-2-methyl-gamma-Pyron besteht.

19. Verfahren entsprechend Anspruch 16, wobei das Salz aus einer organischen Säure aus Natriumzitrat, Natriumpropionat, Natriumglukonat, Kaliumglukonat, Kaliumsorbat, Natriumbenzoat, Kaliumzitrat, Kalziumzitrat, Mononatriumglutamat, Kupferglukonat oder Natriumerysorbat besteht.

20. Verfahren entsprechend Anspruch 16, wobei die fasrigen Fäden aus einem oder aus mehr als einem der Stoffe Zelluloseazetat, regenerierte Zellulose, Papier, Baumwolle, Nylon. Rayon, Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyäthylen oder Polysterol oder aus einer Kombination dieser Stoffe besteht.

21. Verfahren entsprechend Anspruch 16, wobei jede organische Säure oder jedes Salz aus einer organischen Säure einen Anteil von ca. 5 bis 100% Gewicht/Volumen der wäßrigen Lösung aufweist.

22. Verfahren entsprechend Anspruch 16, wobei das Filter aus einer zusätzlichen, unbehandelten fasrigen Komponente besteht, deren Länge im Bereich von ca. 2 bis 7 mm liegt.

23. Verfahren zur Rückhaltung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen in Filtern für Tabakrauch, mit den einschließenden Merkmalen:

a) Mischung in gleichen Mengen von Zitronensäure und Weinsäure in einem wäßrigen Medium, um eine wäßrige Lösung zu bilden, die aus ca. 5 bis 10% Gewicht/Volumen besteht und
b) Anwendung der wäßrigen Lösung in ausreichender Menge an einem Filterelement, das aus Fasern hydrophilen Zelluloseazetats besteht, wobei die Zitronensäure und die Weinsäure Teer, Nikotin und schädliche Gase aus dem Tabakrauch zurückhält.

24. Verfahren entsprechend Anspruch 23, wobei ein zusätzliches Filterelement, das aus unbehandeltem, hydrophilem Zelluloseazetat besteht und dessen Länge ca. 2 bis 7 mm beträgt, dem Filter hinzugefügt wird, um die Lebensdauer des Filters zu verlängern.

25. Verfahren zur Rückhaltung von Teer, Nikotin und schädlichen Gasen in Filtern für Tabakrauch, mit den einschließenden Merkmalen:

a) Mischung in gleichen Mengen von zwei mehrwertigen Alkoholen oder von einem Salz aus einer organischen Säure mit einem mehrwertigen Alkohol in einem wäßrigen Medium, um eine Lösung zu bilden und
b) Anwendung der Lösung in ausreichender Menge an einem Filterelement, wobei der mehrwertige Alkohol und das Salz aus einer organischen Säure Teer, Nikotin und schädliche Gase aus dem Tabakrauch zurückhält.

26. Verfahren entsprechend Anspruch 25, wobei die mehrwertigen Alkohole aus Sorbit und Maltol bestehen.

27. Verfahren entsprechend Anspruch 25, wobei das Salz aus einer organischer Säure aus Natriumzitrat, Natriumpropionat, Natriumglukonat, Kaliumglukonat, Kaliumsorbat, Natriumbenzoat, Kaliumzitrat, Kalziumzitrat, Mononatriumglutamat, Kupferglukonat oder Natriumerysorbat besteht.

28. Verfahren entsprechend Anspruch 25, wobei die fasrigen Fäden aus einem oder aus mehr als einem der Stoffe Zelluloseazetat, regenerierte Zellulose, Papier, Baumwolle, Nylon. Rayon, Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyäthylen oder Polysterol bestehen.

29. Verfahren entsprechend Anspruch 25, wobei jeder mehrwertige Alkohol oder jedes Salz aus einer organischen Säure einen Anteil von ca. 50 bis 100% Gewicht/Volumen der Lösung aufweist.